磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工,少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和遊離磨料進行加工,如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等?,F(xiàn)有磨床主軸都是依靠手工更換砂輪,費時費力,無法保證安裝精度且無法實現(xiàn)數(shù)控化。磨床電主軸的出現(xiàn)完美解決這壹難題...
磨床電主軸是在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為壹體的新技術(shù),它與直線電機技術(shù)、高速刀具技術(shù)壹起,把高速加工推向壹個新時代。
磨床電主軸結(jié)構(gòu):
電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅(qū)動模塊和冷卻裝置等組成。電機的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成壹體,主軸則由前後軸承支承。電機的定子通過冷卻套安裝於主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅(qū)動模塊控制,而主軸單元內(nèi)的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的後端裝有測速、測角位移傳感器,前端的內(nèi)錐孔和端面用於安裝刀具。
磨床電主軸的驅(qū)動:
電主軸的電動機均采用交流異步感應(yīng)電動機,由於是用在高速加工機床上,啟動時要從靜止迅速升速至每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn),啟動轉(zhuǎn)矩大,因而啟動電流要超出普通電機額定電流5~7倍。其驅(qū)動方式有變頻器驅(qū)動和矢量控制驅(qū)動器驅(qū)動兩種。變頻器的驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動,輸出功率與轉(zhuǎn)矩成正比。機床新式的變頻器采用先進的晶體管技術(shù),可實現(xiàn)主軸的無級變速。機床矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動,在中、高速端為恒功率驅(qū)動。
在數(shù)控機床中,電主軸通常采用變頻調(diào)速方法。目前主要有普通變頻驅(qū)動和控制、矢量控制驅(qū)動器的驅(qū)動和控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制三種控制方式。
普通變頻為標量驅(qū)動和控制,其驅(qū)動控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動,輸出功率和轉(zhuǎn)速成正比。普通變頻控制的動態(tài)性能不夠理想,在低速時控制性能不佳,輸出功率不夠穩(wěn)定,也不具備C軸功能。但價格便宜、結(jié)構(gòu)簡單,壹般用於磨床和普通的高速銑床等。
矢量控制技術(shù)模仿直流電動機的控制,以轉(zhuǎn)子磁場定向,用矢量變換的方法來實現(xiàn)驅(qū)動和控制,具有良好的動態(tài)性能。矢量控制驅(qū)動器在剛啟動時具有很大的轉(zhuǎn)矩值,加之電主軸本身結(jié)構(gòu)簡單,慣性很小,故啟動加速度大,可以實現(xiàn)啟動後瞬時達到允許極限速度。這種驅(qū)動器又有開環(huán)和閉環(huán)兩種,後者可以實現(xiàn)位置和速度的反饋,不僅具有更好的動態(tài)性能,還可以實現(xiàn)C軸功能;而前者動態(tài)性能稍差,也不具備C軸功能,但價格較為便宜。
直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制技術(shù)之後發(fā)展起來的又壹種新型的高性能交流調(diào)速技術(shù),其控制思想新穎,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔明了,更適合於高速電主軸的驅(qū)動,更能滿足高速電主軸高轉(zhuǎn)速、寬調(diào)速範圍、高速瞬間準停的動態(tài)特性和靜態(tài)特性的要求,已成為交流傳動領(lǐng)域的壹個熱點技術(shù)。